Cuộc đua chinh phục mặt trăng
Sau thành công mới đây của Ấn Độ, Nhật Bản hôm nay (27.8) dự kiến bắt đầu sứ mệnh Quang phổ và Hình ảnh Tia X (XRISM) có sự đồng hành của tàu đổ bộ thông minh khám phá mặt trăng.
Nhật Bản gia nhập đường đua
Nhiệm vụ không gian lần này nhằm mục đích quan sát tia X xuất phát từ không gian sâu và xác định bước sóng của chúng với độ chính xác chưa từng có, tạp chí Nature đưa tin. XRISM là sứ mệnh chung của Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản (JAXA) và Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA), cùng với sự tham gia của Cơ quan Vũ trụ châu Âu và Cơ quan Vũ trụ Canada.
Mô phỏng tàu SLIM hạ cánh trên bề mặt mặt trăng. Ảnh JAXA
Theo kế hoạch, sứ mệnh sẽ được triển khai trong khoảng 3 năm, và dự kiến cung cấp cho giới nghiên cứu cái nhìn sâu sắc về các hiện tượng vật lý thiên văn, từ cách các cụm thiên hà hình thành cho đến quá trình các lỗ đen tạo ra các tia hạt năng lượng cao. Ông Makoto Tashiro, nhà thiên văn học tia X tại Đại học Saitama (Nhật Bản), người dẫn đầu XRISM, cho biết hành trình này sẽ “rất thú vị” đối với các nhà thiên văn học tia X.
Theo đài CNN, tia X được giải phóng ra từ một số vật thể và sự kiện giàu năng lượng nhất trong vũ trụ, yếu tố thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Vật chất giữa các thiên hà cũng thường bị khuấy động bởi các tia vật chất được tạo ra từ các lỗ đen siêu lớn nằm ở trung tâm các thiên hà. Lập bản đồ các vòng xoáy này có thể giúp các nhà vật lý thiên văn hiểu được nguồn gốc bí ẩn của các tia và cách chúng ảnh hưởng đến sự tiến hóa của thiên hà. Ông Richard Kelley, nhà nghiên cứu chính của XRISM tại NASA, kỳ vọng sứ mệnh sẽ cung cấp thêm thông tin về những gì được phóng ra từ các lỗ đen siêu lớn ở trung tâm các thiên hà.
Đồng hành cùng XRISM trên chuyến đi lần này là tàu đổ bộ thông minh khám phá mặt trăng (SLIM). Cũng được vận chuyển bằng tên lửa H-IIA, SLIM được kỳ vọng sẽ chứng minh khả năng hạ cánh chính xác tại một địa điểm đã được chỉ định ở bề mặt mặt trăng. Nếu thành công, đây sẽ là lần đầu tiên sứ mệnh JAXA đáp xuống mặt trăng.
Tuy nhiên, không giống như các sứ mệnh đổ bộ gần đây, SLIM nhắm mục tiêu gần một miệng hố nhỏ tên là Shioli, nơi nó sẽ khám phá thành phần của đá, vốn có thể giúp các nhà khoa học giải mã nguồn gốc của mặt trăng. Đây cũng gần nơi tàu vũ trụ Apollo 11 hạ cánh xuống mặt trăng vào năm 1969. Theo kế hoạch, SLIM sẽ di chuyển trong quỹ đạo mặt trăng khoảng 3-4 tháng, quay quanh mặt trăng trong 1 tháng và bắt đầu hạ xuống, cố gắng đổ bộ nhẹ nhàng trong khoảng 4-6 tháng kể từ thời điểm được phóng.
Người dân Ấn Độ theo dõi quá trình tàu vũ trụ Chandrayaan-3 hạ cánh trên mặt trăng ngày 23.8. Ảnh REUTERS
Ấn Độ viết nên lịch sử
Nếu thành công, Nhật Bản sẽ ghi tên mình vào danh sách những quốc gia thành công trong sứ mệnh chinh phục mặt trăng.
Cách đây vài ngày, vào 18 giờ 4 ngày 23.8 (theo giờ New Delhi), Tổ chức Nghiên cứu Không gian Ấn Độ (ISRO) vừa khiến thế giới bất ngờ khi sứ mệnh Chandrayaan-3 đã hạ cánh một cách có kiểm soát ở gần cực nam mặt trăng, khu vực mà con người vốn chưa hiểu rõ. Ngày 23.8 đã được Thủ tướng Ấn Độ Narendra Modi gọi là “ngày lịch sử” đối với lĩnh vực không gian nước này, theo tờ Hindustan Times.
Xe tự hành Ấn Độ bắt đầu khám phá mặt trăng sau cú đáp thành công lịch sử
Mỹ quay lại đường đua
Mỹ đang quay lại đường đua chinh phục mặt trăng. Người đứng đầu NASA Bill Nelson đầu tháng này cho biết Mỹ đang “trong cuộc chạy đua không gian với Trung Quốc”, với mong muốn các phi hành gia của họ quay trở lại mặt trăng trước bất kỳ ai khác, trang The Register đưa tin.
Theo đó, NASA đang lên kế hoạch cho nhiệm vụ Artemis II để nối lại những thành tựu của sứ mệnh Apollo cách đây nửa thế kỷ, và đặt nền móng cho các khám phá xa hơn trong hệ mặt trời. Artemis II dự kiến đưa 4 phi hành gia bay vòng quanh mặt trăng trong chuyến hành trình kéo dài 10 ngày vào tháng 11.2024.
Chandrayaan-3 mang theo tàu đổ bộ Vikram và xe tự hành Pragyan. Theo kế hoạch, chúng sẽ duy trì hoạt động ở cực nam mặt trăng trong 2 tuần, tiến hành một loạt thí nghiệm bao gồm phân tích quang phổ về thành phần khoáng chất của bề mặt khu vực này.
Người đứng đầu Tổ chức Nghiên cứu Vũ trụ Ấn Độ (ISRO) S.Somanath cho biết tàu đổ bộ và tàu thám hiểm đang ở trong tình trạng tốt và “cả hai đều hoạt động rất tốt” nhưng các thí nghiệm vẫn chưa bắt đầu. Theo ông Somanath, có “nhiều vấn đề” trên bề mặt mặt trăng mà ISRO sẽ gặp phải, trong đó bụi và nhiệt độ mặt trăng có thể ảnh hưởng đến các bộ phận chuyển động.
Nhiệm vụ Luna-25 thất bại ảnh hưởng thế nào đến chương trình không gian Nga?
Đây là lần thứ hai ISRO đưa tàu thăm dò tiếp cận cực nam mặt trăng. Năm 2019, sứ mệnh Chandrayaan-2 với số t.iền đầu tư lên đến 6,15 tỉ rupee (1,785 nghìn tỉ đồng) đã đưa được phi thuyền lên quỹ đạo nhưng không thể có được một cú “tiếp đất êm ái”, theo Reuters.
Cực nam mặt trăng được chú ý bởi nó có băng, yếu tố có thể trở thành nguồn nhiên liệu, ô xy và nước uống cho các sứ mệnh trong tương lai, song địa hình gồ ghề khiến việc hạ cánh trở nên khó khăn.
Đồ họa: Phúc Hải
Trung Quốc, Nga quyết liệt tham gia
Trung Quốc cũng đang để mắt đến cực nam của mặt trăng sau lần đầu hạ cánh xuống vùng phía xa của mặt trăng và trả lại các mẫu vật trong những năm gần đây. Ngoài ra, theo tạp chí Space, giới khoa học Trung Quốc đã ghép lại hình ảnh của các lớp bên dưới bề mặt phía xa của mặt trăng bằng cách sử dụng dữ liệu từ tàu tự hành Thỏ Ngọc 2.
Kế thừa Liên Xô, Nga mới đây đưa tàu vũ trụ lên mặt trăng lần đầu tiên sau 47 năm. Tuy nhiên, ngày 19.8, cơ quan vũ trụ Nga Roscosmos thông báo tàu Luna 25 không còn tồn tại do va chạm với bề mặt mặt trăng trong lúc sắp hạ cánh xuống cực nam. Nga vẫn còn 2 sứ mệnh Mặt Trăng nữa là Luna 26 và Luna 27, song tình trạng vẫn chưa rõ ràng sau thất bại của Luna 25.
Chinh phục Mặt Trời - chương tiếp theo đầy tham vọng của chương trình không gian Ấn Độ
Cuộc đổ bộ thành công của tàu vũ trụ Chandrayaan-3 lên Mặt Trăng không phải là sự kết thúc mà là bước khởi đầu cho các sứ mệnh không gian của Ấn Độ.
Hình ảnh được phát trực tiếp gần một tháp đồng hồ ở Srinagar (Ấn Độ) cho thấy tàu Chandrayaan-3 hạ cánh thành công xuống cực Nam của Mặt Trăng, ngày 23/8. Ảnh: AFP/TTXVN
Nhắc lại lời của Thủ tướng Narendra Modi, Giám đốc Tổ chức Nghiên cứu Vũ trụ Ấn Độ (ISRO) S. Somanath tuyên bố "kỷ nguyên vàng" của chương trình không gian của Ấn Độ chỉ mới bắt đầu.
Ông Somanath cho biết trọng tâm của cơ quan vũ trụ trong vài tháng qua là đảm bảo thành công của sứ mệnh Chandrayaan-3 (tiếng Phạn có nghĩa là tàu Mặt Trăng), nhưng ISRO cũng đang thực hiện các dự án lớn khác được lên kế hoạch cho những tháng tới.
Sau Chandrayaan-3, ISRO sẽ lập tức thực hiện dự án Aditya-L1 - sứ mệnh khoa học đầu tiên được Ấn Độ đưa vào không gian để nghiên cứu Mặt Trời. Sứ mệnh này ban đầu được đặt tên là Aditya-1 (Aditya trong tiếng Phạn có nghĩa là Mặt Trời), gồm một vệ tinh có khối lượng 400 kg mang theo một thiết bị tự hành VELC và dự kiến sẽ phóng lên quỹ đạo tầm thấp, cách Trái Đất 800 km.
Aditya L-1, sứ mệnh phức tạp nhất từ trước đến nay của ISRO, dự kiến sẽ được khởi động vào tuần đầu tiên của tháng 9 tới, có rất nhiều điểm độc đáo. Thứ nhất, lần đầu tiên Ấn Độ xây dựng một "đài quan sát không gian" để quan sát Mặt Trời liên tục, theo dõi quả cầu lửa 24/7.
Thứ hai, Ấn Độ chưa bao giờ phóng tàu vũ trụ lên một điểm Lagrange, nằm trong vùng quỹ đạo của 2 hoặc nhiều thiên thể có khối lượng lớn (như Mặt Trời và Trái Đất) chuyển động quanh nhau dưới tác dụng của lực hấp dẫn, mà ở đó một vật thể có khối lượng không đáng kể (như thiên thạch, vệ tinh nhân tạo, tàu vũ trụ) có thể nhận được lực hấp dẫn từ 2 thiên thể lớn để duy trì quỹ đạo ổn định, nói dễ hiểu là "đứng yên".
Việc đưa tàu vũ trụ đổ bộ một cách chính xác xuống một điểm trong không gian cách Trái Đất 1,5 triệu km (giữa Trái Đất và Mặt Trời), đòi hỏi kỹ năng điều khiển khéo léo để "lái" tàu vũ trụ đến vị trí xác định; và giữ nó ở đó thậm chí còn khó khăn hơn.
Có 5 điểm Lagrange trong hệ Mặt Trời-Trái Đất, được đặt tên theo nhà toán học và thiên văn học người Italy Joseph-Louis Lagrange. Aditya L-1, được lắp ráp và tích hợp tại Trung tâm vệ tinh Rao U R (URSC) ở Bengaluru, thủ phủ bang Karnataka, sẽ được bố trí tại Lagrange-1 (ký hiệu là L1).
Vệ tinh Aditya L-1 sẽ mất khoảng 109 ngày để đi đến quỹ đạo quầng sáng quanh điểm L1, cách Trái Đất 1,5 triệu km. Hai thiết bị chính trên tàu Aditya L-1 - SUIT và VELC - do các nhà khoa học Ấn Độ thiết kế và chế tạo.
Ngoài ra, VELC sẽ thực hiện "các phép đo quang phổ" để nghiên cứu từ trường của Mặt Trời - lần đầu tiên do một quốc gia thực hiện nghiên cứu trong không gian. Do đó, dữ liệu thiết bị tự hành này thu thập được sẽ đóng góp rất lớn cho nghiên cứu khoa học.
Nhưng trước hết, tại sao ISRO lại quan tâm đến Mặt Trời?
Vệ tinh/tàu vũ trụ Aditya L-1 về cơ bản là một kính viễn vọng không gian. Nhìn rộng ra, sứ mệnh Aditya L-1 có 2 mục tiêu: dài hạn (nhiệm vụ khoa học) và ngắn hạn (bảo vệ các vệ tinh của chúng ta).
Sứ mệnh này bắt đầu vào năm 2006, khi một nhóm các nhà khoa học thuộc Viện Vật lý thiên văn Ấn Độ và Hiệp hội Thiên văn Ấn Độ có bài thuyết trình trước ISRO, nhấn mạnh sự cần thiết phải bảo vệ vệ tinh khỏi "những thứ" phát ra từ Mặt Trời.
Vào thời điểm đó, các nhà khoa học có ý tưởng đưa một vệ tinh nhỏ lên quỹ đạo tầm thấp của Trái Đất để theo dõi và chụp ảnh Mặt Trời. Nhưng Giáo sư U. R. Rao, cựu Chủ tịch ISRO, đã đề nghị mở rộng quy mô sứ mệnh và bố trí tàu vũ trụ tại điểm L1.
Vệ tinh/tàu vũ trụ Aditya L-1. Ảnh: ISRO
Ý tưởng của dự án Aditya L-1 là theo dõi Mặt Trời liên tục để đưa ra cảnh báo sớm về các cơn bão từ của Mặt Trời, vốn có thể làm hỏng vệ tinh và lưới điện của chúng ta. Bão Mặt trời có nhiều dạng, chẳng hạn như sự phun trào khối vành nhật hoa (CME, hàng tỷ tấn vật chất văng ra từ Mặt Trời, có thể b.ắn ra bất cứ đâu, kể cả hướng về Trái Đất) và các cơn bão từ Mặt Trời - tức những vụ nổ năng lượng đột ngột, thường ở dạng lưỡi lửa dài hàng nghìn km có thể phát ra tia X, sóng điện từ hoặc các hạt năng lượng cao vào không gian và có thể làm gián đoạn liên lạc vô tuyến và gây hại cho các phi hành gia vũ trụ).
Về lâu dài, người ta hiểu rằng tia cực tím của Mặt Trời có thể tác động đến khí hậu Trái Đất và tầng ozone trong khí quyển. Bức xạ tia cực tím có bước sóng từ 200 đến 310 nanomet được oxy và ozone trong bầu khí quyển Trái Đất hấp thụ. Bức xạ tia cực tím trên 310 nm xuyên qua bầu khí quyển.
Chúng ta cần biết Mặt Trời có thể phát ra loại tia UV nào. Những thay đổi trong bức xạ tia cực tím có thể ảnh hưởng đến sự hình thành đám mây, hàm lượng hơi nước và mô hình nhiệt độ trong bầu khí quyển thấp hơn của Trái Đất. Do đó, điều quan trọng là nghiên cứu hành vi của Mặt Trời để xem tác động của nó đối với khí hậu Trái Đất.
Aditya L-1 nghiên cứu Mặt Trời như thế nào?
Aditya L-1 sẽ mang theo 7 thiết bị để nghiên cứu bầu khí quyển của Mặt Trời, các cơn bão từ của Mặt Trời và tác động của nó đối với môi trường xung quanh Trái Đất. Một số thiết bị nghiên cứu Mặt Trời từ xa, trong khi những thiết bị khác phân tích các hạt b.ắn ra từ Mặt Trời "truyền" vào tàu vũ trụ.
Nhưng chủ yếu có 2 thiết bị - Kính viễn vọng chụp ảnh tia cực tím Mặt Trời (SUIT) và Đường phát xạ nhìn thấy được (VELC) - cả hai đều được chế tạo tại Trung tâm Thiên văn và Vật lý thiên văn liên trường đại học (IUCAA) ở Pune.
SUIT sẽ quan sát đĩa Mặt Trời, bao gồm quang quyển bên trong và sắc quyển bên ngoài, trong khi VELC sẽ theo dõi vành nhật hoa quanh Mặt Trời. SUIT sẽ thu thập dữ liệu các tia cực tím gần (bước sóng 200-400 nm) phát ra từ Mặt Trời; và VELC sẽ thu bức xạ cận hồng ngoại từ Mặt Trời.
Tiến sĩ Somak Raychaudhary, người tham gia phát triển SUIT, cho biết: "Đây là những thiết bị rất độc đáo, được chế tạo hoàn toàn ở Ấn Độ". Ông Raychaudhary giải thích rằng vì SUIT và VELC quan sát Mặt Trời cùng lúc nên có thể thấy tác động của bất kỳ thay đổi nào trong quang quyển và sắc quyển của Mặt Trời trên vành nhật hoa - phác họa bức tranh rõ hơn về hành vi của ngôi sao.
Mặt Trời không rắn như Trái Đất mà là một quả cầu khí khổng lồ với nhiều lớp khác nhau, tất cả đều được bao quanh bởi vành nhật hoa; mỗi lớp quay với tốc độ khác nhau. SUIT sẽ đồng thời lập bản đồ quang quyển và sắc quyển của Mặt Trời, bằng cách sử dụng 11 bộ lọc nhạy với các bước sóng khác nhau và bao phủ các độ cao khác nhau trong bầu khí quyển của Mặt Trời. Theo một bài báo của các nhà khoa học IUCAA xuất bản năm 2017, "điều này sẽ giúp hiểu được các quá trình liên quan việc truyền khối lượng và năng lượng từ lớp này sang lớp khác".
VELC sẽ nghiên cứu vành nhất hoa, chụp ảnh quang học và ghi lại quang phổ - tức phân tách ánh sáng thành các bước sóng tạo các tia lửa mặt trời và các đám mây plasma khổng lồ. Tiến sĩ Dipankar Banerjee, người đã tham gia phát triển VELC ở IUCAA, giải thích rằng thiết bị này cho phép quan sát bằng phép đo quang phổ. Từ trường là "thủ phạm chính" chịu trách nhiệm cho mọi động lực học của Mặt Trời, vì vậy hiểu rõ về từ trường là rất hữu ích. Sau đó, VELC có thể nghiên cứu các vạch quang phổ màu đỏ và xanh lục, giúp nhìn rõ nhiệt độ của vùng Mặt Trời nơi ánh sáng phát ra.
Năm thiết bị còn lại chịu trách nhiệm thu thập và phân tích tia X và các hạt từ Mặt Trời. Như vậy, bảy thiết bị của vệ tinh Aditya L-1 bao gồm toàn bộ gam bức xạ điện từ - gần tia hồng ngoại, ánh sáng khả kiến, gần tia cực tím và tia X cũng như các hạt phun trào từ Mặt Trời - tất cả đều từ một điểm quan sát tại điểm L1. Nếu sứ mệnh này thành công, ISRO có thể tuyên bố "Mặt Trời đã nằm trong túi của họ".
Ấn Độ làm nên lịch sử khi trạm đổ bộ Vikram đáp thành công xuống Mặt Trăng Trạm đổ bộ Vikram của Ấn Độ trở thành phương tiện đầu tiên hạ cánh thành công xuống khu vực gần cực Nam Mặt Trăng, không lâu sau khi sứ mệnh của Nga thất bại. RiaNovosti cho biết, trạm đổ bộ Vikram của chương trình Chandrayaan-3 do Ấn Độ chủ trì đã hạ cánh thành công xuống khu vực gần cực Nam Mặt...
